叶色是秋色叶树种最重要的观赏特性之一。白桦(Betula platyphylla)是东北地区典型的秋色叶树,其观赏特性是秋天的金叶。本研究对五个呈色时期白桦叶片的叶色值以及生长、生理指标进行了测定,并通过非靶向初级代谢组学分析技术(GC-MS)和靶向酚类代谢组学分析技术(UPLC-MS),探究了白桦叶片呈色进程中生理学特征及影响转色的初、次级代谢产物的代谢特性,为研究白桦叶色形成机制和叶色调控提供了基础理论依据。通过本次研究,得到以下几点结论:(1)通过表型分析发现白桦秋叶在呈色过程中亮度增加,叶片更加鲜艳。通过Lab模型对叶色分析发现,黄度值b~*和彩度值C~*更好地解释了白桦叶片的呈色特征。色素含量分析表明,叶绿素、类胡萝卜素及总黄酮的含量和比例在白桦叶片呈色中起关键性作用,而花青素在白桦叶片中仅极少量存在。矿质元素的离子组学分析表明N元素与P元素在白桦叶片呈色期间的降低可能与叶片衰老导致的养分转移有关。抗氧化系统中CAT与POD酶较为活跃,白桦叶片进入转色中期时(S3),叶片产生大量CAT来清除氧自由基,POD则是在转色中期(S4)取代CAT,进一步减缓植物体内因自然衰老导致的氧化应激。(2)相关性分析发现,明度值L~*、黄度值b~*、彩度值C~*与类胡萝卜素/叶绿素、可溶性糖、总黄酮、铜、钾、叶绿素含量含量间存在极显著相关关系(p<0.01),进一步说明秋季白桦叶片叶绿素发生了显著降解,而类胡萝卜素的残留及总黄酮含量的积累使叶片保持鲜艳的黄色。矿质元素中的N、P、K元素是通过对叶绿素、类胡萝卜素及总黄酮含量的影响,间接影响叶色的。冗余分析结果显示,类胡萝卜素/叶绿素、总黄酮含量和叶绿素含量对于白桦不同转色期叶色值差异的解释率最高,是白桦呈色的决定性影响因子。(3)通过GC-MS分析发现,蔗糖和乳糖等物质作为底物,进Regorafenib分子式入糖酵解等代谢途径,为叶片转色提供基本碳骨架;除TCA循环为白桦叶片转色期间提供能量外,细胞壁降解通过乙醛酸代谢同时辅助了转色过程中的能量转化;氨基酸类代谢物的含量下降,与叶色改变而导致的植物基础生长代谢相关;与叶绿体降解代谢有关的植醇的水平显著增加,进一步证实了叶绿体的降解和类胡萝卜素的保留是影响白桦叶片秋季转色主要原因之一。(4)通过UPLC-MS分析发现,多数C3C6C3型黄酮类及其衍生物在白桦叶片转色后期发生显著积累。相关性分析结果表明,柚皮素等7种类黄酮物质与黄度值b~*呈显著正相关(p<0.05),说明此类物质对叶片黄色的呈现有促进作用;绿原酸、香草酸、丁香酸有利于植物提高植物的抗氧化能力,间接辅助叶片黄色的保持。此外,viral hepatic inflammation柚皮素与其下游产物山奈酚、芦丁等含量之间存在着极显著正相关(p<0.01),说明在黄酮与黄酮醇生物合成代谢途径,相关物质之间相互促进。总之,本研究结合色素含量、生理特性、离子组学、代谢组学等对白桦呈色期叶片的叶色变化进行综合分析,发现白桦叶片的呈色机制较为复杂,是由多项因子共同决定的。白桦叶色变化的主要原因是由于叶片内部叶绿素含量减少,类胡萝卜素保留及黄酮类物质的积累。芹菜素、柚皮素、木樨草素、山奈酚、槲皮素、紫云英苷、芦丁是黄酮类物质中对叶片的呈色影响最大的7种物质。矿质元素中N元素、绿原酸及抗氧化系统的反应与变化证此网站实叶片转变为黄色与植物自身季节适应机制与叶片衰老有关。此外,可溶性糖、K元素、P元素等指标通过影响各类色素的含量,间接的参与白桦叶片的呈色。本研究为秋色叶植物的变色机制和季节适应研究提供了参考。